3D-Druck in der Sportindustrie

Allein in den USA erwirtschaftet die Sportartikelindustrie jährlich etwa 45 Milliarden Dollar, was die Herstellung aller Arten von Ausrüstung, Mode und Accessoires erfordert. Die weltweiten Schätzungen können bis zu 300 Milliarden US-Dollar betragen. Wie die meisten Fertigungsindustrien erwachen auch die Spiel- und Sportwelten zu den Möglichkeiten, die die additive Fertigung zu bieten hat. Hier sind einige der interessantesten Auswirkungen des 3D-Drucks auf die Leichtathletik auf der ganzen Welt:

Personalisierte, hochwertige Ausrüstung

Abbildung 1 Denise Schindler hält eine 3D-gedruckte Prothese

Einer der großen Vorteile moderner 3D-Druck- und Modellierungstechnologien ist die Möglichkeit zur Anpassung und Personalisierung. Dies hat es Sportartikelherstellern ermöglicht, einzigartige Artikel für Sportler zu entwickeln, die perfekt zu ihren Körpermaßen passen und die besten Materialien verwenden, die moderne Technologien zu bieten haben. Dadurch ist die neue Generation von Sportgeräten leichter und besser auf die genauen Bedürfnisse des Sportlers abgestimmt, der sie trägt.

Dies war besonders nützlich für paralympische Athleten, die kompliziertere und leichtere, an den Körper angepasste Prothesen, Rollstühle und ähnliche Artikel benötigen. Sie müssen leicht genug sein, um schnell zu sein, und gleichzeitig strapazierfähig, um körperlichen Belastungen standzuhalten. Mit hochmodernen Scannern können sie diese passgenauen Artikel erstellen, die genau der Art der Behinderung entsprechen, und Artikel mit Materialien wie Polycarbonat herstellen, die insgesamt mehr Komfort und leichtere Ausrüstung ermöglichen.

„Durch den Einsatz der neuesten Techniken zum genauen Scannen eines Objekts und Bearbeiten der Daten in einem CAD-System sind wir in der Lage, Prototypen mithilfe der 3D-Drucktechnologie herzustellen, was sich besonders bei den Paralympics gezeigt hat. Prothesen wurden optimiert und kundenspezifische Rennrollstühle wurden basierend auf 3D-Scans der Athleten entworfen, was eine verbesserte Benutzerfreundlichkeit ermöglicht, die genau den Anforderungen einer Person entspricht“, heißt es in einer Erklärung der Cambridge Design Partnership.

Auch Autodesk mischte sich ein und versorgte Denise Schindler mit einer Prothese, die in nur fünf Tagen gedruckt werden konnte. Obwohl es auch fünfmal so teuer war wie ein herkömmliches, beseitigte es jede Möglichkeit von handgefertigten Fehlern und ermöglichte eine völlig neue Methode zur Herstellung von Prothesen. Die vorherige Methode zur Herstellung solcher Prothesen würde bis zu 10 Wochen dauern.

„Mein Traum ist es, besser sitzende Leistungsprothesen für alle zugänglich zu machen, daher bin ich wirklich gespannt auf die Ergebnisse dieses Projekts“, sagte Denise. „Letztendlich ist Komfort das Wichtigste bei jeder Prothese, und insbesondere bei einer Sportprothese, da viel Zeit damit verbracht wird, zu trainieren und an Wettkämpfen teilzunehmen.“

Die Idee des digitalen Scannens und präzisen Abbildens der Körperanatomie in die Form der Ausrüstung findet auch in einem anderen Bereich genügend Anwendung…

Bessere Sicherheitsausrüstung mit komplizierten Geometrien und Materialien

Abbildung 2 Bild mit freundlicher Genehmigung von Riddell

Unternehmen wie Riddell-Helme haben mit Mitteln experimentiert, um sicherere Kopfbedeckungen für Sportler herzustellen. Gerade in einer Liga wie der NFL besteht die massive Gefahr von Kopfverletzungen, die Spieler nachhaltig zurückwerfen können. Um solche potenziellen Verletzungen einzudämmen, wenden sich die Gerätehersteller dem 3D-Druck zu, insbesondere aufgrund der Fähigkeit der Technologie, Drucke unter Verwendung von Gittern herzustellen.

Gitter eröffnen nicht nur viel Platz und halten das Endprodukt leichter, sie können auch eine viel sicherere Druckverteilung bei physischen Stößen ermöglichen. Darauf aufbauend hat Carbon eine neue Art von Helmfutter entwickelt, das sicherer ist und exakt auf die Kopfform des Athleten abgestimmt werden kann.

Solche Strukturen können jede Art von schützender Sportausrüstung allein auf der Grundlage der Geometrie enorm unterstützen, aber das ist nicht der einzige Trick, den Riddell und Carbon im Ärmel haben. Das für diese Helme verwendete Material Carbon kann an einem Ende weich und matschig und am anderen unflexibel sein. Die Gitterstruktur trägt somit dazu bei, ein leichtes und dennoch kraftabsorbierendes Design beizubehalten, das Schläge mit Leichtigkeit dämpft.

In ähnlicher Weise haben sich Unternehmen wie das österreichische Startup Zweikampf mit 3D-gedruckten Sportgeräten, die auf Sicherheit abzielen, eine Nische geschaffen. Die Schienbeinschoner des Unternehmens richten sich an Fußballer und haben bei österreichischen Mannschaften ein großes Publikum gefunden.

Andere Unternehmen wie Cavendish Imaging haben mehreren englischen Fußballspielern dabei geholfen, bequemere Schutzmasken für das Training und ein sichereres Spiel zu bauen. Diese Masken nutzen auch die präzisen Anatomien des Spielers, sodass sie leicht auf dem Gesicht aufliegen können, ohne dem Spieler Unbehagen zu bereiten, und gleichzeitig sein Gesicht schützen. Diese Art von Maßnahmen sind robuster und können die Ausfallzeiten der Spieler aufgrund von Verletzungen oder Belastungen reduzieren.

In ähnlicher Weise hat sich das Sportartikelunternehmen GuardLab Inc. mit dem Hockeyausrüstungshersteller Bauer Hockey für eine neue Reihe von 3D-gedruckten Mundschutzen zusammengetan. Die Schutzausrüstung wurde mithilfe von 3D-Scannen und -Drucken entwickelt, was zu den Produktserien Bauer APEX und APEX Lite Mouthguard führte. Das Design wurde durch die Zahnunterlagen der Spieler, die sie trugen, beeinflusst, was ein perfektes Schutzprodukt ermöglicht.

Revolutionierende Schuhe

Abbildung 3 Bild mit freundlicher Genehmigung von Nike

Von Adidas über Ecco bis hin zu Nike bietet der 3D-Druck eine ganze Fülle von Schuhoptionen für Sportler. Die Materialien, die Passform und die 3D-Scanning-Technologie machen diese Art von Laufschuhen zu einem Must-Have für Athleten aller Couleur. Unternehmen wie FormLabs und Carbon waren fleißig bei der Herstellung von Materialien und Designs, die den Boden unter den Füßen erreichten.

Ausgestattet mit einem 3D-gedruckten Nike-Schuh lief Allyson Felix dank SLS-Technologie bei den Olympischen Spielen. Der obere Teil des Schuhs wurde mit der Flyknit-Technologie von Nike hergestellt, die eine Kombination aus modernsten Techniken für die Schuhproduktion ist, die die Schaffung von nicht lebenswichtigen Merkmalen vermeidet. Dadurch wird das Gewicht eines Standard-Laufschuhs erheblich um mehr als die Hälfte eines durchschnittlichen Sprintschuhs reduziert.

Durch die individuelle Anpassung haben die Schuhe einen besseren Halt und eine bessere Passform, bessere Innensohlen und manchmal ein härteres, besseres Äußeres. Während ein vollständig 3D-gedruckter Schuh noch nicht auf den Markt gekommen ist, bieten 3D-gedruckte Komponenten viel für Einlegesohlen. Laufschuhe sind jedoch nicht der einzige Ort, an dem Innovationen bei Schuhen zu sehen sind.

Tailored Fits ist ein Unternehmen, das passgenaue Skischuhe mithilfe von 3D-Druck und Scannen entwickelt. Das Design des Unternehmens trägt dazu bei, viele der Druckpunkte zu beseitigen, die traditionell in vielen Skischuhen zu finden sind, und ermöglicht ein sichereres und komfortableres Erlebnis. Bemerkenswert ist auch ihr Geschäftsmodell.

Zunächst wird mithilfe moderner berührungsloser 3D-Scantechnologie eine digitale Kopie der Füße des Kunden erstellt. Von dort aus führt das Unternehmen eine Reihe von Softwaresimulationen durch, um die möglichen Beinbewegungen des Endbenutzers zu messen und die Wadenbein- und Fußmuskeln abzubilden. Dies liefert genügend Daten für die Erstellung des Liners, der mit einem FFF/FDM-3D-Drucker und TPU-Material in 3D gedruckt wird. Nach Fertigstellung werden die Drucke in einem innovativen elektrostatischen Flockverfahren in Textilfasern eingebracht. Die Außenschale ist aus Polyurethan-Kunststoff spritzgegossen. All dies führt zu einem Endprodukt, das sowohl flexibel als auch stark genug für den Rennsport ist.

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